JP2007095443A - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料を用いた正極及び負極と、非水電解質とを備え、かつ正極の電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電した際の正極と負極の対向充電容量比が1.0〜1.15となるように構成された非水電解質二次電池において、正極活物質の主材が化学式:LiaMnsNitCouMovO2(0≦a≦1.2、s+t+u=1、0<s≦0.5、0<t≦0.5、0.45≦s/(s+t)≦0.55、0.45≦t/(s+t)≦0.55、u≧0、0.001≦v≦0.01を満たす。)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物であることを特徴としている。
【選択図】図3
Description
(実施例1)
〔正極活物質の作製〕
LiOHと、Mn0.33Ni0.33Co0.34(OH)2で表される共沈水酸化物と、MoO2を、Liと、Mo以外の遷移金属と、Moのモル比が1:1:0.01になるように、石川式らいかい乳鉢にて混合した後、空気雰囲気中にて1000℃で20時間熱処理後に粉砕し、平均粒子径が約10μmのLiMn0.33Ni0.33Co0.34Mo0.01O2で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を得た。
このようにして得た正極活物質に、導電剤として炭素と、結着剤としてポリフッ化ビニリデンと、分散媒としてのN−メチル−2−ピロリドンを、活物質と導電剤と結着剤の重量比が92:5:3の比率になるようにして加えた後に混練して、正極スラリーを作製した。作製したスラリーを集電体としてのアルミニウム箔上に塗布した後、乾燥し、その後圧延ローラーを用いて圧延し、集電タブを取り付けることで、作用極を作製した。
エチレンカーボネート(EC)とエチルメチルカーボネート(EMC)とを体積比3:7で混合した溶媒に対し、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を濃度が1モル/リットルとなるように溶解して、電解液を作製した。
Ar(アルゴン)雰囲気下のグローブボックス中にて、図1に示す三電極式ビーカーセルを作製した。なお、対極及び参照極としてはリチウム金属を用いた。図1に示すように、作製した三電極式ビーカーセルにおいては、電解液4中に作用極1、対極2、及び参照極3が浸漬されている。
作製した三電極式ビーカーセルを、室温にて、0.75mA/cm2(約0.3C)の定電流で、作用極の電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電し、さらに、0.25mA/cm2(約0.1C)の定電流で、電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電した後、0.75mA/cm2(約0.3C)の定電流で、電位が2.75V(vs.Li/Li+)に達するまで放電することにより、初期の充放電特性を評価した。
初期充放電特性を評価した後、室温にて、0.75mA/cm2(約0.3C)の定電流で、作用極の電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電し、さらに、0.25mA/cm2(約0.1C)の定電流で、電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電した。充電後、ビーカーセルを解体し、作用極をEMC中で洗浄した後、真空乾燥した。この作用極の一部を削りとったもの3mgとEC2mgとをアルミニウム製のDSCセルに入れてDSCサンプルを作製した。
正極活物質の作製において、LiOHと、Mn0.33Ni0.33Co0.34(OH)2で表される共沈水酸化物と、MoO2を、Liと、Mo以外の遷移金属と、Moのモル比が1:1:0.005となるように、石川式らいかい乳鉢にて混合した以外は、実施例1と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。
正極活物質の作製において、LiOHと、Mn0.33Ni0.33Co0.34(OH)2で表される共沈水酸化物を、Liと遷移金属全体のモル比が1:1になるようにして、石川式らいかい乳鉢にて混合した以外は、実施例1と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。
実施例1と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。
実施例2と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。
比較例1と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。
正極活物質として、LiCoO2を用いること以外は、実施例1と同様にして三電極式ビーカーセルを作製した。LiCoO2は、LiOHと、Co(OH)2とを、LiとCoのモル比が1:1になるようにして、石川式らいかい乳鉢にて混合した後、空気雰囲気中にて1000℃で20時間熱処理後に粉砕して得た。
2…対極
3…参照極
4…電解液
Claims (4)
- リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料を用いた正極及び負極と、非水電解質とを備え、かつ前記正極の電位が4.5V(vs.Li/Li+)に達するまで充電した際の正極と負極の対向充電容量比が1.0〜1.15となるように構成された非水電解質二次電池において、
前記正極活物質の主材が化学式:LiaMnsNitCouMovO2(0≦a≦1.2、s+t+u=1、0<s≦0.5、0<t≦0.5、0.45≦s/(s+t)≦0.55、0.45≦t/(s+t)≦0.55、u≧0、0.001≦v≦0.01を満たす。)で表されるリチウム遷移金属複合酸化物であることを特徴とする非水電解質二次電池。 - 前記負極の活物質が炭素材料であり、前記正極の電位が4.5V(vs.Li/Li+)となったときの電池電圧が4.4Vであることを特徴とする請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記リチウム遷移金属複合酸化物の比表面積が0.1〜2.0m2/gであることを特徴とする請求項1または2に記載の非水電解質二次電池。
- 前記正極中に、導電剤として炭素材料が含まれており、該炭素材料の含有量が、正極活物質と導電剤と結着剤の合計に対して5重量%以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の非水電解質二次電池。
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